Ubicado en el Altiplano central mexicano a 2 500 metros sobre el nivel del mar, el municipio de Ixtenco se sitúa en un eje de coordenadas geográficas entre los 19 grados 15 minutos latitud norte y 97 grados 53 minutos longitud oeste.
Localizado en el oriente del estado, el municipio de Ixtenco colinda al norte con el municipio de Huamantla, al sur colinda con el municipio de Trinidad Sánchez Santos, al oriente con el estado de Puebla y, por último, al poniente con Huamantla e igualmente con Trinidad Sánchez Santos.
De acuerdo con la información del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, el municipio de Ixtenco comprende una superficie de 43. 56 kilómetros cuadrados, lo que representa el 1.09 por ciento del total del territorio estatal, el cual asciende a 3,991.14 kilómetros cuadrados.
En el municipio prevalecen dos formas características de relieve: Zonas accidentadas, que abarcan aproximadamente el 30.0 por ciento de la superficie total y se localizan en la parte poniente y central del municipio. Zonas semiplanas, que ocupan el 70.0 por ciento de la superficie y se ubican al noroeste y sureste del municipio.
Los recursos hidrográficos del municipio son: arroyos de caudal sólo durante la época de lluvias, un manantial que nace en la montaña Malintzi que provee de agua potable, además un pozo de agua potable.
En la mayor parte del municipio prevalece el clima templado subhúmedo con lluvias en verano. Igualmente la temperatura máxima promedio anual registrada es de 23.2 grados centígrados. Durante el año se observan variaciones en la temperatura que van desde los 1.2 grados centígrados como mínima, hasta los 25.7 grados centígrados como máxima. La precipitación mínima en el municipio es de 8.1 milímetros y la máxima de 119.2 milímetros.
Los componen sus tierras de cultivo agricola y pastos para la cria de ganado.
Prácticamente la totalidad del territorio de Ixtenco está asentado en la falda del volcán La Malinche. Por ello, se encuentran vestigios de bosque de encino (Quercus laeta, Q. obtusata, Q. crassipes), que a menudo se encuentran asociados con el ocote chino (Pinus leiophylla) y pino blanco (Pino pseudostrobus). Gran parte del territorio de este municipio está ocupado por áreas de cultivo y asentamientos humanos, donde la vegetación secundaria está representada por las siguientes especies: sauce (Salix bonplandiana), sauce llorón (Salix babilonica), fresno (Fraxinus uhdei), álamo blanco (Populus alba), tepozán (Buddleia cordata), capulín (Prunus serotina), tejocote (Crataegus pubescens), zapote blanco (Casimiroa edulis), cedro blanco (Cupressus benthamii) y el pirul (Schinus molle).
En la flora urbana y sub-urbana abundan especies introducidas como el trueno, la casuarina, el álamo y el eucalipto.
No obstante el crecimiento y expansión acelerada de la mancha urbana, en el territorio del municipio, todavía es común encontrar algún tipo de fauna silvestre como por ejemplo: conejo (Silvilagus floridanus) y liebre (Lepus californicus), aves y reptiles como la codorniz, (Cyrtonix montezumae), picapinos, víbora de cascabel (Crotalus sp) y escorpión.
De acuerdo con la investigación del Dr. Gerd Werner, publicada en su libro titulado Los Suelos en el Estado de Tlaxcala, editado por la Universidad Autónoma de Tlaxcala y el gobierno de Tlaxcala, existen en el territorio del estado los suelos tipo cambisoles, litosoles, andosoles, regosoles, gleysoles, fluvisoles, vertisoles, solonchaks, ranker, rendzinas, serosoles e histosoles. En cuanto al territorio del municipio de Ixtenco prevalecen dos grandes tipos de suelos: los regosoles y los fluvisoles. Los primeros son aquellos suelos de sedimentos sueltos, muy poco desarrollados, profundos, con horizonte A ócrico. Por cuanto a los suelos fluvisoles, éstos comprenden sedimentos aluviales poco desarrollados y profundos.
La superficie que ocupan las unidades de producción rural en el municipio de Ixtenco es de 4 675 hectáreas, área que representa el 1.9 por ciento de la superficie total del estado. De este total 3 527 hectáreas, el 75.4 por ciento corresponde a superficie de labor, tierras dedicadas a cultivos anuales o de ciclo corto, frutales y plantaciones. En pastos naturales existían 1 135 hectáreas que se dedican a la ganadería y 13 hectáreas sin vegetación.